Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die kleinste Lasershow der Welt - Das ultraschnelle Schalten nanooptischer Anregungen

09.03.2010
In einer Zusammenarbeit von Wissenschaftlern der Universitäten in Bielefeld, Kaiserslautern, Kiel und Würzburg wurde erstmals das ultraschnelle räumliche Schalten optischer Anregung auf der Nanometerskala demonstriert.

Das im Wissenschaftsmagazin Proceedings of the National Academy of Sciences vorgestellte Experiment kombiniert Methoden der Ultrakurzpuls-Lasertechnologie und Nanostrukturtechnik, um optische Anregungen auf der Nanometerskala raum-zeitlich zu steuern und nachzuweisen.


Lasershow auf Nanometer-Skalen: Durch gezielte Manipulation ultrakurzer Laserpulse können unterschiedliche Bereiche einzelner Nanostrukturen auf Femtosekunden Zeitskalen (10-15 Sekunden) gezielt optisch angeregt werden.
Urheber: Walter Pfeiffer, Bielefeld

Im Alltag ist direkt erfahrbar, dass die räumliche und zeitliche Verteilung von Licht die visuelle Wirkung bestimmt. In einer Lasershow entstehen zum Beispiel durch das schnelle Schalten und Ablenken von Laserstrahlen unerwartete und auf andere Weise nicht erreichbare Lichteindrücke. Schnelles raum-zeitliches Schalten von Licht ist aber nicht nur für ästhetische Lichteffekte relevant, sondern findet unter anderem in der Kommunikationstechnologie bei optischen Lichtwellenleitern oder in der Optoelektronik Anwendung.

Mit herkömmlichen optischen Methoden kann die räumliche Verteilung von Licht im sichtbaren Spektralbereich bis hinab zu etwa einem halben Mikrometer (1 µm = 0.000001 m = 1000 nm) gezielt manipuliert und gesteuert werden. Ein halber Mikrometer (500 nm) ist zwar schon etwa 100 mal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares, aber für zukünftigen Anwendungen ist die Manipulation auf noch kleineren Längenskalen notwendig.

Die Lichtmanipulation auf Bereichen von weniger als einem Zehntel eines Mikrometers (

Die grundlegende Idee des Experimentes besteht in der Kombination der Nahfeldoptik mit den Methoden der gezielten Formung von ultrakurzen Laserpulsen. Durch Manipulation des zeitlichen Verlaufs des anregenden Lichtimpulses wird in einer eigens für das Experiment entwickelten Nanoantenne eine sich räumlich und zeitlich entwickelnde Anregung erzeugt. Der zeitliche und räumliche Ablauf der optischen Anregung wird mittels einer stroboskopische Aufnahme durch ein Photoemissions-Elektronenmikroskop abgebildet und man erhält einen "Film" der Anregung der Nanoantenne. Dieses äußerst komplexe Experiment erfordert ein breites Methodenspektrum und Fachwissen, das nur durch die Kooperation von mehreren Universitäten realisiert werden konnte. Die durchgeführten Messungen demonstrieren ein Schalten innerhalb von ca. 50 fs zwischen etwa 200 nm entfernten Bereichen der Nanostruktur. Das Licht in der Umgebung der Nanostruktur weist somit eine komplexe raum-zeitliche Entwicklung auf - oder in anderen Worten - es findet dort die kleinste und schnellste "Lasershow" der Welt statt.

Ansprechpartner (in alphabetischer Reihenfolge):

Prof. Dr. Martin Aeschlimann, Technische Universität Kaiserslautern,
Tel. 0631/205-2322, ma@physik.uni-kl.de;
Prof. Dr. Michael Bauer, Universität Kiel,
Tel. 0431/880-5098, bauer@physik.uni-kiel.de;

Prof. Dr. Tobias Brixner, Universität Würzburg,
Tel.: 0931/31-86330 brixner@phys-chemie.uni-wuerzburg.de;
Prof. Dr. Walter Pfeiffer, Universität Bielefeld,
Tel.: 0521/106-5470 pfeiffer@physik.uni-bielefeld.de

Thomas Jung | TU Kaiserslautern
Weitere Informationen:
http://www.uni-kl.de
http://www.uni-wuerzburg.de
http://www.uni-bielefeld.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Raumschrott im Fokus
22.05.2018 | Universität Bern

nachricht Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.
18.05.2018 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

Passt eine ultrakalte Wolke aus zehntausenden Rubidium-Atomen in ein einzelnes Riesenatom? Forscherinnen und Forschern am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ist dies erstmals gelungen. Sie zeigten einen ganz neuen Ansatz, die Wechselwirkung von geladenen Kernen mit neutralen Atomen bei weitaus niedrigeren Temperaturen zu untersuchen, als es bisher möglich war. Dies könnte einen wichtigen Schritt darstellen, um in Zukunft quantenmechanische Effekte in der Atom-Ion Wechselwirkung zu studieren. Das renommierte Fachjournal Physical Review Letters und das populärwissenschaftliche Begleitjournal Physics berichteten darüber.*)

In dem Experiment regten die Forscherinnen und Forscher ein Elektron eines einzelnen Atoms in einem Bose-Einstein-Kondensat mit Laserstrahlen in einen riesigen...

Im Focus: Algorithmen für die Leberchirurgie – weltweit sicherer operieren

Die Leber durchlaufen vier komplex verwobene Gefäßsysteme. Die chirurgische Entfernung von Tumoren ist daher oft eine schwierige Aufgabe. Das Fraunhofer-Institut für Bildgestützte Medizin MEVIS hat Algorithmen entwickelt, die die Bilddaten von Patienten analysieren und chirurgische Risiken berechnen. Leberkrebsoperationen werden damit besser planbar und sicherer.

Jährlich erkranken weltweit 750.000 Menschen neu an Leberkrebs, viele weitere entwickeln Lebermetastasen aufgrund anderer Krebserkrankungen. Ein chirurgischer...

Im Focus: Positronen leuchten besser

Leuchtstoffe werden schon lange benutzt, im Alltag zum Beispiel im Bildschirm von Fernsehgeräten oder in PC-Monitoren, in der Wissenschaft zum Untersuchen von Plasmen, Teilchen- oder Antiteilchenstrahlen. Gleich ob Teilchen oder Antiteilchen – treffen sie auf einen Leuchtstoff auf, regen sie ihn zum Lumineszieren an. Unbekannt war jedoch bisher, dass die Lichtausbeute mit Elektronen wesentlich niedriger ist als mit Positronen, ihren Antiteilchen. Dies hat Dr. Eve Stenson im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching und Greifswald jetzt beim Vorbereiten von Experimenten mit Materie-Antimaterie-Plasmen entdeckt.

„Wäre Antimaterie nicht so schwierig herzustellen, könnte man auf eine Ära hochleuchtender Niederspannungs-Displays hoffen, in der die Leuchtschirme nicht von...

Im Focus: Erklärung für rätselhafte Quantenoszillationen gefunden

Sogenannte Quanten-Vielteilchen-„Scars“ lassen Quantensysteme länger außerhalb des Gleichgewichtszustandes verweilen. Studie wurde in Nature Physics veröffentlicht

Forschern der Harvard Universität und des MIT war es vor kurzem gelungen, eine Rekordzahl von 53 Atomen einzufangen und ihren Quantenzustand einzeln zu...

Im Focus: Explanation for puzzling quantum oscillations has been found

So-called quantum many-body scars allow quantum systems to stay out of equilibrium much longer, explaining experiment | Study published in Nature Physics

Recently, researchers from Harvard and MIT succeeded in trapping a record 53 atoms and individually controlling their quantum state, realizing what is called a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

Visual-Computing an Bord der MS Wissenschaft

17.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Bose-Einstein-Kondensat im Riesenatom - Universität Stuttgart untersucht exotisches Quantenobjekt

18.05.2018 | Physik Astronomie

Countdown für Kilogramm, Kelvin und Co.

18.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics